Como a membrana do PTFE atinge a respirabilidade e a impermeabilidade?

A função impermeável e respirável deMembrana PTFE origina -se do mecanismo sinérgico das características estruturais microporosas e das propriedades químicas da superfície. O material usa um processo de alongamento biaxial para construir uma rede tridimensional de orifícios de nanômetros a micrômetros, e a parede interna do poro é composta por feixes de fibra de PTFE altamente orientados empilhados. A distribuição espacial da estrutura dos poros segue as regras da geometria fractal, e as mudanças no tamanho dos poros mostram um padrão de distribuição normal logarítmico, formando uma camada de interface de filtração de gradiente em várias escalas.

A permeação seletiva de moléculas de água e moléculas de ar emMembrana PTFEbaseia -se na diferença de energia cinética e no efeito de tensão superficial dessas duas substâncias. A água líquida forma uma estrutura de cluster devido à ligação de hidrogênio, e seu diâmetro equivalente excede em muito o tamanho da garganta da membrana. Sob as características super-hidrofóbicas do ângulo de contato da interface sólido-líquido superior a 150 graus, ele não pode invadir o poro devido a restrições de tensão superficial.

As características de distribuição de carga deMembrana PTFEOs materiais aumentam ainda mais a permeabilidade seletiva. A forte eletronegatividade das cadeias moleculares de politetrafluoroetileno faz com que a parede interna do poro forme uma coluna da matriz dipolo, gerando repulsão eletrostática para impedir que as gotículas carregadas se aproximem. Devido à diferença na polarizabilidade das moléculas de gás, sua taxa de transmissão é regulada pelo gradiente de campo elétrico, realizando a separação dinâmica de ar molhado e seco.

Em ambiente de alta temperatura, o movimento micro-browniano deMembrana PTFEOs segmentos moleculares se intensificam, resultando em um aumento adaptativo na porosidade, compensando o efeito de atenuação térmica da eficiência da transmissão de gás. Sob condições de baixa temperatura, a área cristalizada aumenta a resistência mecânica da estrutura dos poros para evitar danos estruturais causados ​​pelo crescimento do cristal de gelo.